能观性问题是现代控制理论中一个重要的研究课题。实际工程中为使相关状态估计满足精度、效率和稳定性方面的要求，系统的能观性分析具有非常重要的指导意义。将非线性系统用线性系统来近似从而利用线性系统相关理论分析非线性系统，是人们最初研究非线性系统特性的思想，线性化也是目前实际工程中处理非线性问题最为常见的方法。基于此背景，本文针对传统的线性化方法在非线性系统能观性分析中存在的问题加以探讨和研究。　　首先，在状态方程和输出方程存在非线性摄动项的情况下，对线性系统能观性的鲁棒性进行了研究。对零输入线性定常系统，证明了若摄动项在平衡点附近具有高阶无穷小的性质，则线性系统的能观性蕴含摄动系统在平衡点附近的能观性，然后将该结论在一定的假设条件下推广至零输入线性时变系统。　　其次，利用线性系统能观性的鲁棒性分析的结论，建立基于线性化的非线性系统局部能观性判据，进一步给出初始状态集合为有限凸集的全局能观性充分条件，以及确定性条件下的能观性和受扰观测条件下无偏估计的内在联系，并利用两个数值算例对相关结果进行说明。　　最后，将所得能观性判据应用于航天器自主导航系统的能观性分析。考虑在航天器飞越小天体任务阶段，对基于视线矢量测量的航天器与小天体位置和速度估计的导航方案，利用参考轨迹线性化和所得能观性判据对其进行能观性分析，从理论分析的角度研究方案的可行性。